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네트워크를 구축하거나 관리할 때 자주 마주하는 용어 중 하나가 바로 스위치(Switch)입니다. 하지만 '스위치'라고 다 같은 스위치가 아닙니다. 네트워크 스위치는 OSI 7계층을 기준으로 어떤 레이어에서 동작하는지에 따라 L2 스위치, L3 스위치, L4 스위치, L7 스위치 등으로 구분됩니다. 각각의 스위치가 정확히 어떤 역할을 수행하고, 어떤 상황에서 어떤 스위치를 사용하는 것이 가장 효율적인지 알아봅시다.
흔히 말하는 '스위치'는 보통 L2 스위치를 지칭합니다. 여기서 'L2'는 OSI 7 계층 중 두 번째 계층인 데이터 링크 계층(Data Link Layer)을 의미합니다. L2 스위치는 이더넷(Ethernet) 레벨에서 동작하며, 패킷이 도착하면 가장 먼저 목적지의 MAC 주소를 보고 어느 포트로 전달할지 결정하는 역할을 수행합니다. 즉, L2 스위치는 패킷을 전달하는 데 있어서 오직 MAC 주소만을 고려할 뿐, IP 주소와 같은 상위 계층 정보는 인지하지 못합니다. 따라서 L2 스위치는 같은 네트워크 내에서 데이터를 전달할 때 사용되며, IP 기반으로 다른 네트워크와 통신하는 라우팅(Routing) 기능은 제공하지 않습니다. L2 스위치는 보통 가정이나 중소규모의 사무실 환경에서 사용하기 적합하며, 네트워크 내에서 빠르고 간단하게 데이터를 전달하는 데 탁월한 성능을 제공합니다.
L3 스위치는 OSI 7 계층 중 세 번째 계층인 네트워크 계층(Network Layer)에서 동작합니다. L3 스위치는 L2 스위치의 모든 기능을 가지면서 동시에 IP 주소를 기반으로 한 라우팅 기능까지 제공합니다. 즉, 패킷이 도착했을 때 목적지가 현재 네트워크에 없고 외부 네트워크에 존재한다면, 이 패킷을 외부 라우터 또는 다른 네트워크 장비로 전달하는 역할을 합니다.
이러한 이유로 L3 스위치는 종종 '라우터의 기능을 갖춘 스위치'라고도 표현합니다. L3 스위치는 라우터보다 가격대비 성능이 우수하여 기업 환경이나 데이터센터 환경에서 흔히 사용됩니다. 하지만 전통적인 라우터에 비해 F/W, IPS, VPN 같은 소프트웨어 기반의 부가 기능이 부족하다는 단점이 있습니다. 대규모 네트워크 환경에서 VLAN이나 서브넷을 나누어 효율적으로 관리할 때 L3 스위치는 필수적인 장비로 자리 잡고 있습니다.
L4 스위치는 OSI 모델의 4번째 계층인 전송 계층(Transport Layer)에서 동작합니다. TCP와 UDP 프로토콜의 헤더 정보를 확인하여 데이터를 분석하고 전달합니다. L4 스위치의 가장 큰 특징은 바로 로드 밸런싱(Load Balancing)입니다.
로드 밸런싱은 컴퓨터 네트워크 기술 중 하나로, 둘 이상의 서버나 컴퓨터 자원에 작업을 나누어 처리하여 특정 서버가 과부하되는 것을 방지하는 기술입니다. L4 스위치는 TCP/UDP 헤더를 보고 서비스 종류(HTTP, FTP, SMTP 등)를 구분할 수 있습니다. 예를 들어 웹 서버 여러 대가 있을 때 HTTP 요청을 분산시켜 서버의 부하를 균형 있게 유지할 수 있습니다. 따라서 트래픽이 많은 서비스 환경에서는 L4 스위치가 매우 효과적인 선택이 될 수 있습니다.
L7 스위치는 OSI 모델의 가장 상위 계층인 응용 계층(Application Layer)에서 동작합니다. 응용 계층의 데이터를 세밀하게 분석하여 로드 밸런싱을 수행하기 때문에 L4 스위치보다 훨씬 정교한 처리가 가능합니다.
예를 들어, HTTP 요청의 URL, FTP 파일명, 이메일 제목, 쿠키 정보, 심지어는 특정한 문자열이나 바이러스 패턴까지 분석하여 로드 밸런싱이나 보안 정책을 적용할 수 있습니다. 즉, 사용자의 요청을 더욱 세부적으로 분류하여 가장 적합한 서버로 전달할 수 있습니다. 이러한 세부적인 처리가 가능하기 때문에 L7 스위치는 대규모 웹 서비스나 보안이 중요한 금융권, 전자상거래 시스템 등에서 주로 사용됩니다. 다만, 매우 높은 처리 성능과 복잡한 프로세스를 요구하므로 비용과 성능의 균형을 잘 고려해서 도입해야 합니다.
결국 스위치 선택은 네트워크의 규모와 용도, 그리고 처리하고자 하는 데이터의 특성에 따라 달라집니다.
오늘은 스위치가 단순히 네트워크 연결 장비가 아니라 OSI 계층에 따라 매우 다양한 기능을 가진 장비라는 점을 확인했습니다. L2부터 L7까지, 각 레이어에서 동작하는 스위치들은 네트워크 관리자의 목적과 요구 사항에 따라 효율적으로 활용될 수 있습니다.